一,고강도강-의 품질과 작업 시 발생하는 문제
고장력강은 일반적으로 인장 강도가 1200MPa 이상인 합금강입니다. 이는 저-합금강(예: 40Cr, 30CrMnSi)과 초고장력강(예: 300M, 45CrNiMoVA)의 두 그룹으로 나눌 수 있습니다. 주요 부분은 다음과 같습니다.
높은 경도 및 인성: 담금질 또는 템퍼링 후 경도는 HRC30-50에 도달하고 인장 강도는 1500MPa에 도달하며 인성은 양호하게 유지됩니다. 이는 절단이 매우 어렵고 일반 강철에 비해 절단력이 1.2~1.5배 더 높다는 것을 의미합니다.
낮은 열전도율: 열전도율은 중탄소강의 1/3~1/4에 불과합니다. 절삭열은 대부분 공구 끝 부분에 발생하므로 공구가 빠르게 마모될 수 있습니다.
가공경화 경향 : 절단시 표면층에 경화층이 형성됩니다. 이 층은 밑에 있는 재료보다 50%~100% 더 단단하여 절단이 더욱 어렵습니다.
부서지기 어려운 칩: 높은 가소성으로 인해 칩은 공구와 공작물에 쉽게 끼일 수 있는 연속 밴드를 형성하여 가공 안정성을 떨어뜨립니다.
이러한 특성으로 인해 기존 방법으로 가공할 때 공구 파손, 빠른 마모, 표면 품질 저하 등의 문제가 발생합니다. 본질적인 질문은 CNC 가공이 이러한 과제를 극복할 수 있는지 여부입니다.
2, CNC 가공 기술이 고강도 강철과 얼마나 잘 작동하는지 조사
수치 제어 가공은 높은 정밀도로 모션을 제어하고, 자동으로 도구를 변경하고, 여러 축을 연결함으로써 고강도 강철을 생산하는 데 도움이 됩니다. 다음과 같은 방법으로 얼마나 적응 가능한지 확인할 수 있습니다.
1. 공작기계에 대한 엄격한 규칙
고강도 강철을 가공하려면 상당한 절삭력을 견딜 수 있는 고강성 스핀들과 가이드 레일 시스템이 장착된 공작 기계가-필요합니다. 예를 들어 5{3}}축 연동 CNC 공작 기계는 복잡한 표면 가공 시 진동을 줄이고 구조 설계 및 모션 제어 알고리즘을 개선하여 가공을 더욱 안정적으로 만들 수 있습니다. 항공 분야에 사용되는 5{5}축 머시닝 센터는 원추형 및 구형 표면을 밀링할 때 절삭 속도를 동일하게 유지하는 일정한 선형 속도 절삭 기능을 갖추고 있습니다. 이렇게 하면 속도가 변할 때 도구에 과부하가 걸리는 것을 방지할 수 있습니다.
2. 도구의 재질 및 형상 개선
고강도 강철은 매우 강하므로 공구 재료는 경도, 인성 및 열 안정성 사이에서 적절한 균형을 찾아야 합니다.
경합금 절삭 공구는 거친 가공에 적합합니다. TiC 및 TaC와 같은 탄화물을 추가하면 성능이 향상됩니다. 예를 들어, 2169 오스테나이트 스테인리스강과 YH1 등급 경질 합금 절삭 공구를 사용하여 작업할 때 황화 절삭유 냉각과 함께 전면 각도 22도, 후면 각도 10도를 사용하면 Ra0.8-1.6μm의 표면 거칠기를 얻을 수 있습니다.
코팅된 절삭 공구: TiAlN 코팅은 절삭 공구 표면을 3500HV보다 단단하게 만들고 초승달 모양의 마모 가능성을 줄입니다. 테스트 결과에 따르면 300M 강철로 작업하는 동안 코팅이 있는 도구는 코팅이 없는 도구보다 3배 더 오래 지속되는 것으로 나타났습니다.
CBN(입방정질화붕소) 절삭 공구는 정밀 가공에 적합하며 최대 3000HV의 온도를 견딜 수 있습니다. 50m/min로 절단하고 0.1mm/s로 이송할 때 Ra0.4μm 이하의 표면 거칠기를 얻을 수 있습니다.
절삭 공구의 기하학적 매개변수: 짧은 경사각(0도 -5도), 큰 경사각(10도 -15도), 절삭력을 분산시키고 가장자리 파손 확률을 낮출 수 있는 곡선형 엣지 디자인. 예를 들어, 0.8mm 이상의 공구 팁 반경 r은 300M 강철로 작업하는 동안 공구 수명을 크게 연장할 수 있습니다.
3. 절단 설정 및 냉각 방법
절삭 속도: 거친 가공의 경우 열 응력을 줄이기 위해 속도를 낮게(15-50m/min) 유지합니다. 정밀 가공의 경우 열 연화 효과를 활용하기 위해 속도를 80~120m/min으로 높입니다. 300M강의 황삭가공 테스트 결과, 절삭속도 150m/min, 이송속도 0.2mm/s, 절삭깊이 1mm에서 절삭력이 적당하고 표면품질이 양호한 것으로 나타났다.
냉각 방법: 고압 절삭유(7MPa 이상의 압력)가 절단 영역으로 유입되어 온도를 40% 이상 낮출 수 있습니다. 부서지기 어려운 칩 소재의 경우 펄스 냉각 기술을 사용하면 칩이 부서지는 데 도움이 될 수 있습니다.
올바른 절삭유 선택: 황 및 염소 극압 첨가제가 포함된 극압 에멀젼은 공구가 가공물과 직접 접촉하는 것을 방지하는 화학 흡착 코팅을 제공할 수 있습니다. 예를 들어, 고온 금속을 작업할 때 CCL4와 함께 활성 절삭유를 사용하면 공구 수명이 50% 더 길어질 수 있습니다.-
3, 고강도강에 대한 CNC 가공의 일반적인 용도-
1. 항공 단조품 제작
항공 분야의 경우 연료 탱크의 후단 프레임과 같은 고강도 강철 금형 단조품은 모양이 복잡하고 재질이 튼튼합니다. 기존의 가공은 속도가 느리고 클램핑이 많이 필요합니다. 광학 스캐닝 역모델링을 통해 5{3}}축 CNC 가공 기술로 전환한 후 블랭크 여유량을 정확하게 위치시킬 수 있었습니다. 최적의 설정(절단 속도 60m/min, 이송 속도 0.05mm/r)을 찾기 위한 절단 테스트를 결합하면 한 조각을 가공하는 데 걸리는 시간이 40% 단축되고 표면 거칠기가 Ra0.8μm에 도달했습니다.
2. 자동차 변속기 샤프트 작업
자동차 변속기 샤프트에 사용되는 40Cr강은 피로에 매우 강해야 합니다. CNC 터닝에서 전면 각도 5도, 후면 각도 12도의 코팅된 경질합금 절삭 공구를 사용하고 일정한 선형 속도 절단(표면 속도 120m/min)과 함께 일괄 처리 시 공구 지속 시간이 2시간 이상이며 제품 품질 인증률은 최대 99.5%까지 올라갑니다.
